AUV水下对接能解决AUV自身能源受限、数据传输问题,同时能为深海空间站与水面平台提供连接渠道。为了降低AUV水下对接的失误率,必须准确预报AUV水下对接运动的受力和响应,这需要精确模拟AUV水下对接的绕流场。本文提出采用多块动态混合网格方法结合UDF函数实现AUV与DOCK对接的类物理数值模拟,获得AUV详细受力和流场细节。主要研究内容包含三部分:1)采用多块动态混合网格方法对AUV自航试验进行数值模拟。首先建立AUV带桨、舵的全附体模型,采用多块混合网格进行网格划分,采用动态层方法进行网格更新,获得了 300RPM下AUV自航运动的AUV受力和速度变化。并将最终的匀速状态与MFR(Multi-Frame of Refences)的结果进行对比,验证了数值计算的准确性。并将自航过程的速度历史变化与试验结果进行对比,验证数值计算的精度。2)采用定转速进行AUV自航对接DOCK的类物理数值模拟。分别采用300RPM、450RPM和600RPM三种转速,让AUV从静止状态直航与DOCK进行对接。数值模拟表明当AUV以定转速进入DOCK,AUV的流场作用于DOCK的壁面,反之DOCK的流场会影响AUV,导致AUV的阻力曲线震荡,同时对AUV产生先阻碍后吸入的作用。3)对减速对接和制动对接进行类物理数值模拟。初始AUV以600RPM直航加速航行3.7s。减速对接过程中,螺旋桨的转速逐渐降低,AUV在约7s的时间从1.2m/s降到0.65m/s。在制动对接过程中,AUV依靠惯性与DOCK对接,此时螺旋桨呈现阻尼作用,加快AUV的减速过程,AUV在约8s的时间从1.2m/s速度降到0.55m/s。这两种对接的终端速度满足减少对接碰撞力的要求。本文的创新性成果:(1)采用子区域移动法代替边界移动法的动态铺层方法进行网格更新,缩短了数值计算时间并提高了数值计算精度。(2)对AUV的数值模拟采用直接螺旋桨推进的操纵模拟,使数值仿真与物理运动类似,增加了数值可靠性,同时提高了数值模拟的难度。(3)首次采用AUV自航与DOCK进行对接,探究DOCK周围的流场变化,提高AUV水下对接成功率。并采用制动对接和减速对接,探索AUV对接过程的速度可控性。